Água: O Solvente Biológico

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Prof. Erica Pacheco Caetano
Água: o meio da vida
• Água 
– Maior parte da massa corporal do ser humano
– Solvente biológico ideal
• Íons (ex.: Na+, K+ e Cl-)
• Açúcares
• Muitos aminoácidos
– Incapacidade para dissolver algumas substâncias 
como:
• Lipídios
• Alguns aminoácidos
Água: o meio da vida
• Água 
– Nela estão dissolvidos ou suspensos
• Compostos e partículas necessários para o bom 
funcionamento celular.
– Por fim...
• Reagentes e produtos de reações metabólicas
• Nutrientes
• Produtos de descarte
– Transporte dentro e entre as células.
Estrutura da água
• Água
– Molécula polar 
• Formada por dois átomos de hidrogênio ligados 
covalentemente a um átomo de oxigênio
• Hidrogênio - Carga positiva parcial (δ+) 
• Oxigênio - Carga negativa parcial (δ-)
• Ângulo de ligação
– 104,3
– Molécula eletricamente assimétrica 
– Produzindo dipólos elétricos
Estrutura da água
• Moléculas de água
– Interagem por pontes de hidrogênio
• Carga elétrica positiva parcial do hidrogênio de uma
molécula
• Carga elétrica negativa parcial do oxigênio de outra
molécula de água adjacente
Estrutura da água
Propriedades solventes da água
• Água 
– Molécula com grande poder de interação
• Natureza polar
• Capacidade de formar pontes de hidrogênio
• Água 
– Solvata facilmente as moléculas polares ou iônicas
• Enfraquecimento das interações eletrostáticas e das 
pontes de hidrogênio entre as moléculas competindo 
com elas por suas atrações
– Efeito hidrofílico (grego “que gosta de água”)
Propriedades solventes da água
• Água dissolve sais...
– NaCl por hidratação e estabilização dos íons Na+ e 
Cl-
• Enfraquecendo suas ligações e interações eletrostáticas
– Impedindo a associação para formar uma rede cristalina
Propriedades solventes da água
Propriedades solventes da água
• Biomoléculas ou grupamentos não-polares
– Insolúveis em água
• Interações entre as moléculas de água são mais fortes que 
as interações da água com compostos não-polares
• Compostos não-polares tendem a se aglomerar 
em água 
– Efeito hidrofóbico (grego “que teme a água”)
– Interações hidrofóbicas
Moléculas anfipáticas
• Biomoléculas
– Denominadas anfipáticas
• Contêm:
– Regiões polares (ou carregadas)
– Regiões não-polares
» Afeta significativamente o meio aquoso
Moléculas anfipáticas
• Ácidos graxos ionizados
– Moléculas anfipáticas
– Porque?
• Contêm grupos carboxilatos hidrofílicos e grupos
hidrocarbonetos hidrofóbicos
– E daí?!
• Quando misturados com a água, as moléculas
anfipáticas se agregam formando estruturas estáveis
– Micelas
Moléculas anfipáticas
• Miscelas
– Regiões carregadas (grupos carboxilatos)
• Cabeças polares
– Orientados para a água com a qual interage
• Cauda hidrocarboneto não-polar
– Tende a evitar o contato com a água e orienta-se para o interior
hidrofóbico
– E essa tendência
• Formação de bicamadas por moléculas de fosfolipídeos é a 
estrutura básica das membranas biológicas:
Pressão osmótica
• Osmose
– Processo espontâneo
– Moléculas solventes atravessam uma membrana
semipermeável
• Solução de baixa concentração de soluto para uma solução
de alta concentração de soluto
– Poros na membrana
• AMPLOS para permitir que as moléculas solventes
atravessem nas duas direções
• ESTREITOS para a passagem de grandes moléculas de soluto
ou íons
Pressão osmótica
• Osmolaridade
– Quantidade de partículas dissolvidas em determinado 
solvente
• Pressão osmótica 
– Força de atração que o soluto exerce sobre o solvente, 
atraindo-o a fim de equilibrar as pressões osmóticas de 
dois lados de uma membrana semipermeável.
• Difusão de água através da
membrana
• Meio menos concentrado (hipotônico)
para o mais concentrado (hipertônico)
em soluto
Pressão osmótica
Pressão osmótica
• Assim...
– Células podem ganhar ou perder água devido a 
concentração de soluto em relação ao seu meio
• Meio pode ser...
– Solução isotônica 
• Concentração de soluto e água é a mesma nos dois 
lados da MP seletivamente permeável e a célula nem 
ganha nem perde água
– Exemplo
» Eritrócitos são isotônicos em solução de NaCl a 0,9%
Pressão osmótica
• Solução hipotônica
– Solução com concentração baixa de soluto a água 
se move para o interior das células.
• Exemplo:
– Eritrócitos se distende e se rompe em processo chamado 
HEMÓLISE quando eles são imersos em água pura.
Pressão osmótica
• Soluções hipertônicas
– Maior concentrações de soluto, as células 
murcham à medida que a água flui para a solução.
• Exemplo
– Solução de NaCl a 3%, os eritrócitos murcham e são 
denominados CRENADOS
Pressão osmótica
H2O H2O H2O
hemácias
em meio
isotônico
em meio
hipertônico
em meio 
hipotônico
Pressão osmótica
Você sabe o que é a SEDE?! 
Aquela vontade “monstra” de 
tomar um Refri geladinho...
- Aumento da osmolaridade no plasma
e a ingestão de água para diluir o
Na+ e reajustar a osmolaridade para
baixo
Ionização da água
• O equilíbrio iônico da água é formado quando as próprias
moléculas de água autoionizam-se, formando os íons hidrônio
e hidróxido
Ionização da água
• Pequena proporção de moléculas de água
dissociam-se para formar íons hidrogênio (H+) e
hidroxila (OH-):
Ionização da água
• A água é uma substância anfótera, ou seja, em determinadas 
situações, ela comporta-se como ácido e, em outras, como 
base. 
• Um ácido é toda substância que doa prótons (o termo 
“prótons” é usado em referência ao cátion hidrogênio, H+), e 
as bases são as substâncias que recebem prótons.
• Assim, conforme pode ser observado a seguir, uma molécula 
de água pode atuar como ácido, doando um de seus prótons 
para outra molécula de água, que, por sua vez, atuará como 
base.
Ácidos e Bases
• Definições de ácidos e bases de Bronsted e 
Lowry
– Mais convenientes no estudo das reações dos 
seres vivos:
Ácidos e Bases
• Íon hidroxila
– Caráter básico (por definição) já que reage com 
um próton:
Escala de pH
• Para expressar as concentrações dos íons
hidrogênio em soluções emprega-se a escala
de pH
– Potencial hidrogeniônico
Escala de pH
Escala de pH
• Soluções
– pH menor do que 7 são ácidas
– pH maior do que 7 são básicas
• É importante frisar que
– pH varia na razão inversa da concentração de H+
– Aumento de [H+] reduz o pH
– Diminuição de [H+] eleva o pH
• Notar também!!!!
– pH é uma função logarítmica
– Quando o pH de uma solução aumenta de 3 para 4, a
concentração de H+ diminui 10 vezes de 10-3 M a 10-4 M.
Escala de pH
• Valores de pH de alguns líquidos biológicos.